CN104702366B - 一种处理无线体域网数据的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种处理无线体域网数据的方法及装置,该方法应用于无线体域网数据的处理装置,包括:接收或生成采样值参考范围;从无线体域网数据的采集装置接收采样数据,根据采样数据的采样值判断所述采样数据所属的采样值参考范围;根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理。通过本发明可以自动区分出采样数据的重要性程度,在有限资源中提高数据处理的效率。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域,尤其涉及一种处理无线体域网数据的方法及装置。
背景技术
无线体域网(Wireless Body Area Network,简称WBAN),是以人体为中心,以采集人体各种生理参数为目的,由分布在人体表面或植入人体内部的传感器(Node(节点))及个人数据采集处理终端(Hub(中心)节点)组成的通信网络,能够实现体内到体内、体内到体表、体表到体表、体表到体外等四种场景下的近距离、低功耗、高可靠性和生物安全的双向数据传输。无线体域网的数据传输过程为由Node采集人体数据信息,并封装成帧发送至Hub节点,由Hub节点进行处理分析,并完成后续的控制指令反馈以及数据外发功能。
由于Node为穿戴式或植入式的微型传感器设备,不能够像普通终端设备一样及时进行充电补充能源,因此,在无线体域网节点的通信过程中必须要考虑节点的能耗问题。现有的无线体域网通信方法鲜有适宜的能量控制策略,另外一些现有标准虽然对节点的通信业务有优先级的划分,但也未明确对节点传输周期的具体控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种处理无线体域网数据的方法及装置,以自动区分出采样数据的重要性程度,在有限资源中提高数据处理的效率。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种处理无线体域网数据的方法,应用于无线体域网数据的处理装置,所述方法包括:
接收或生成采样值参考范围;
从无线体域网数据的采集装置接收采样数据,根据采样数据的采样值判断所述采样数据所属的采样值参考范围;
根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理。
进一步地,上述方法还具有下面特点:所述根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理,包括:
如所述采样数据所属的采样值参考范围是指定的正常采样值范围且满足指定条件,则删除所述采样数据。
进一步地,上述方法还具有下面特点:
所述采样值参考范围有多个,不同采样值参考范围对应不同的编码精度;
所述根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理,包括:
根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码。
进一步地,上述方法还具有下面特点:所述根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码之后,还包括:
记录每一采样数据的采样编码值和采样时刻,生成采样日志;
根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级,如所述优先级大于第一优先级阈值,则通知所述采集装置缩短数据的采样周期;如所述优先级小于或等于所述第一优先级阈值,则通知所述采集装置保持所述采样周期不变或延长所述采样周期。
进一步地,上述方法还具有下面特点:根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级后,还包括:
如所述优先级大于第二优先级阈值,则缩短数据的传输周期;如所述优先级小于或等于第二优先级阈值,则保持所述传输周期不变或延长所述传输周期。
进一步地,上述方法还具有下面特点:所述确定采样日志的优先级P通过下面方式实现:
其中,
Tlog=tcur-tfirst,Tlog为所述采样日志的持续时间,tcur为当前时刻,tfirst为所述采样日志的首个采样时刻;
Tj为采样日志中第j+1个编码值的持续时间,其中,tj为所述采样日志中第j+1个编码值的采样时刻,j+1表示所述采样日志中的条目序号,N表示所述采样日志所含有的条目总数。
为了解决上述问题,本发明还提供了一种无线体域网数据的处理装置,其中,包括:
第一模块,接收或生成采样值参考范围;
第二模块,从无线体域网数据的采集装置接收采样数据,根据采样数据的采样值判断所述采样数据所属的采样值参考范围;
第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理。
进一步地,上述装置还具有下面特点:
所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理包括:如所述采样数据所属的采样值参考范围是指定的正常采样值范围且满足指定条件,则删除所述采样数据。
进一步地,上述装置还具有下面特点:
所述第一模块,接收或生成的采样值参考范围有多个,不同采样值参考范围对应不同的编码精度;
所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理包括:根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码。
进一步地,上述装置还具有下面特点:
所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码之后,还包括:记录每一采样数据的采样编码值和采样时刻,生成采样日志;根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级,如所述优先级大于第一优先级阈值,则通知所述采集装置缩短数据的采样周期;如所述优先级小于或等于所述第一优先级阈值,则通知所述采集装置保持所述采样周期不变或延长所述采样周期。
进一步地,上述装置还具有下面特点:
所述第三模块,根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级后,还包括:如所述优先级大于第二优先级阈值,则缩短数据的传输周期;如所述优先级小于或等于第二优先级阈值,则保持所述传输周期不变或延长所述传输周期。
进一步地,上述装置还具有下面特点:
所述第三模块,确定采样日志的优先级P通过下面方式实现:
其中,
Tlog=tcur-tfirst,Tlog为所述采样日志的持续时间,tcur为当前时刻,tfirst为所述采样日志的首个采样时刻;
Tj为采样日志中第j+1个编码值的持续时间,其中,tj为所述采样日志中第j+1个编码值的采样时刻,j+1表示所述采样日志中的条目序号,N表示所述采样日志所含有的条目总数。
综上,本发明提供一种处理无线体域网数据的方法及装置,可以自动区分出采样数据的重要性程度,在有限资源中提高数据处理的效率。
附图说明
图1为本发明实施例的一种处理无线体域网数据的方法的流程图;
图2为本发明实施例的采样值参考范围的获取的示意图;
图3为本发明实施例的采样值参考范围的示意图;
图4为本发明实施例的一种生成的采样日志的示例图;
图5a和图5b为本发明实施例的传输周期T的调整的示意图;
图6为本发明实施例的采样周期t的调整的示意图;
图7为本发明实施例的处理无线体域网数据的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1为本发明实施例的一种处理无线体域网数据的方法的流程图,该方法可以包括:
步骤101、接收或生成采样值参考范围;
Hub节点依据外部输入(场景录入、人体体征录入、地理环境录入等)和/或内部输入(Node采样值反馈),计算得出该Node采样值参考范围;该范围能够指示出采样数据的重要性程度,一种可能的参考范围形式为:正常范围、警戒范围和异常范围,如图3所示。Hub节点将该参考范围发送给该Node,如图2所示。
另外,Node在一定的功能支持下,能够自行依据外部输入(场景录入、人体体征录入、地理环境录入等)和/或内部输入(Node采样值反馈)生成采样值参考范围,而不需要由Hub节点发送给它。
步骤102、从无线体域网数据的采集装置接收采样数据,根据采样数据的采样值判断所述采样数据所属的采样值参考范围;
步骤103、根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理;
Node在每次采样后,依据参考范围对采样数据进行编码,低重要性范围内的采样值采用低编码精度进行编码,高重要性范围内的采样值采用高编码精度进行编码。这样,可以自动区分出采样数据的重要性程度,在有限资源中提高数据处理的效率。
本实施例中,对于低重要性的数据,采用较短的bit位进行编码,可以节省传输开销;而对于高重要性的数据,采用较长的bit位进行编码,保证数据的精度,这样能够提升数据传输的效率。
例如,如图3所示,正常范围的采样值采用2个bit位编码,警戒范围的采样值采用3个bit位编码,异常范围的采用值采用4个bit位编码。
在本实施例中,还可以依次记录采样值、采样时刻,生成采样日志。因为,传感器的采样周期可以很短,因此可以将数次采样数据生成一个数据集,再进行传输,这样可以节省传输开销。这期间,还可以对此数据集进行修改,例如,对数据集中的数据进行删减,这样可以进一步减轻传输开销。例如,如果采样数据属于正常范围,则可以删除;或者,判断采样数据属于正常范围,对于属于正常范围的采样数据可以保留一个,删除一个;也可以保留多个,然后连续删除多个属于正常范围的采样数据,等。
Node进一步可以对生成的采样日志中的条目进行删减:一种可能的方法是对低编码精度的采样值进行适当删除,保留高编码精度的采样值。采样日志的删减可以根据需要适时进行,比如在传输时间点到来前的任何时刻。
图4为本发明实施例的一种生成的采样日志的示例图,对于连续出现的低bit位采样值进行了合并(删除一部分2个bit位的数据条目),而保留了高bit位采样值,压缩了数据传输量。例如,在由Node节点向Hub节点传输人体心率值时,对于正常范围的心率值可以采用较低编码精度的码元进行编码,同时也可以适量删除一些正常范围的采样值,而对于异常值进行高编码精度编码,这些异常值也要保留下来等待传输。
本实施例,还可以调整数据采样周期和传输周期,设数据传输周期为T,数据采样周期为t,则T和t的调整方法如下:
在传输周期T内,Node依据采样日志中所含采样值属性条目(如采样数据的编码精度和采样时间),计算采样日志的优先级P,并调整采样周期t:当P高于调整采样周期t调整门限时,缩短t,相反,保持不变或延长t。
优先级高于门限时,表示采样获得的数据集(即采样日志)有较高的传输必要性和紧迫性,因此应缩短采样周期以获得更及时的数据源;相反,优先级低于门限,表示采样获得的数据集不是那么的“重要”因此可以保持当前的采样周期或者延长当前的采样周期以起到节省开销的目的。
本实施例中,采样周期t的调整实施方式如下:可以在当前传输周期T内依据当前采样日志优先级与采样周期t调整门限之关系改变下一个采样时刻,如当前采样日志优先级大于采样周期t调整门限时,缩短下一个采样时刻到来的时间,反之,延长下一个采样时刻到来的时间,如图6所示。为降低计算开销,不一定在每次采样之后,也不一定在每个传输周期内都执行采样周期t的调整策略。
传输时刻到达前,Node依据当前时刻计算的采样日志的优先级P,调整传输周期T:当P高于传输周期T调整门限时,缩短T,相反,保持不变或延长T。
优先级高于门限时,表示采样获得的数据集(即采样日志)有较高的传输必要性和紧迫性,因此应缩短传输周期以使Hub节点获得及时地获得数据源;相反,优先级低于门限,表示采样获得的数据集不是那么的“重要”因此可以保持当前的传输周期或者延长当前的传输周期以起到节省开销的目的(因为Node每一次向Hub节点传输采样日志都会为Node和Hub节点带来开销,传输越频繁开销越大,越消耗资源)。
如图4中,由于存在一个最高编码精度码元,因此其优先级等于1,若假设调整传输周期T调整门限值为0.5,则应该缩短传输周期T,一种可能的实施方式是在最接近的下一个接入时机到来时,接入媒体。例如,在802.15.6中的最接近的EAP(Exclusive AccessPeriod,专属接入周期)到来时立即向Hub节点发送由该采样日志构成的数据帧,如图5a所示;若采样日志中仅存在最低编码精度码元,即采样值均处在正常范围内,则采样日志优先级等于0,若传输周期T调整门限值不变,则应该延长传输周期T,本实施例中,可以放弃随后的接入时机,继续等待。例如,在802.15.6中的下一个RAP(Random Access Period,随机接入周期)或CAP(Contention Access Period,竞争接入周期)到来时,具有该采样日志的Node节点不加入随机竞争过程,如图5b所示;此外,若采样日志的优先级介于0~1之间,应根据其与传输周期T调整门限值关系适当选择接入时机,以调整传输周期T。
传输时刻到达时,Node将采样日志封装成数据帧,并依据所述采样日志的优先级标定该帧的优先级,该帧的优先级正比于P。随后,Node向Hub节点传输该数据帧。
本实施例中,采样日志优先级P的计算方法为:
如果采样日志中仅含最低编码精度的编码值,则P=0;(最低)
如果采样日志中含有最高编码精度的编码值,则P=1;(最高)
其他情况下,
式中,
Tlog为采样日志的持续时间,计算方法为:Tlog=tcur-tfirst。其中,tcur为当前时刻,tfirst为采样日志的首个采样时刻。
Tj为采样日志中第j+1个编码值的持续时间,其中,tj为所述采样日志中第j+1个编码值的采样时刻,j+1表示所述采样日志中的条目序号,N表示所述采样日志所含有的条目总数。
采样周期t并不一定需要在每个传输周期T内或每次采样之后都进行调整,可以根据需要适时调整;传输周期T也不一定需要每次都进行调整,可以根据需要适时调整。
图7为本发明实施例的一种无线体域网数据的处理装置的示意图,如图7所示,本实施例的装置可以包括:
第一模块,接收或生成采样值参考范围;
第二模块,从无线体域网数据的采集装置接收采样数据,根据采样数据的采样值判断所述采样数据所属的采样值参考范围;
第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理。
在一优选实施例中,所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理可以包括:如所述采样数据所属的采样值参考范围是指定的正常采样值范围且满足指定条件,则删除所述采样数据。
其中,所述采样数据满足指定条件可以包括但不限于:所述采样数据属于正常范围内的第偶数个采样数据,或者是连续的多个采样数据,等。
在一优选实施例中,所述第一模块,接收或生成的采样值参考范围可以有多个,不同采样值参考范围对应不同的编码精度;
所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理可以包括:根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码。
在一优选实施例中,所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码之后,还包括:记录每一采样数据的采样编码值和采样时刻,生成采样日志;根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级,如所述优先级大于第一优先级阈值,则通知所述采集装置缩短数据的采样周期;如所述优先级小于或等于所述第一优先级阈值,则通知所述采集装置保持所述采样周期不变或延长所述采样周期。
在一优选实施例中,所述第三模块,根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级后,还包括:如所述优先级大于第二优先级阈值,则缩短数据的传输周期;如所述优先级小于或等于第二优先级阈值,则保持所述传输周期不变或延长所述传输周期。
在一优选实施例中,所述第三模块,确定采样日志的优先级P通过下面方式实现:
其中,
Tlog=tcur-tfirst,Tlog为所述采样日志的持续时间,tcur为当前时刻,tfirst为所述采样日志的首个采样时刻;
Tj为采样日志中第j+1个编码值的持续时间,其中,tj为所述采样日志中第j+1个编码值的采样时刻,j+1表示所述采样日志中的条目序号,N表示所述采样日志所含有的条目总数。
本发明实施例与以往技术相比具有以下优点:
1)能够依据环境、体征等条件调整采样值参考范围,可以依据该采样值参考范围来评估采样数据的重要程度,进一步设置采样值编码值(即编码精度),这样可以很直接地获知采样数据的重要性程度,在有限的资源中提高数据处理效率。
2)能够依据采样值参考范围,压缩数据的传输量,减少节点能耗。
3)能够依据采样值优先级,调整数据采样周期和传输周期,进一步减少节点能耗。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成,所述程序可以存储于计算机可读存储介质中,如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地,上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地,上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上仅为本发明的优选实施例,当然,本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种处理无线体域网数据的方法,应用于无线体域网数据的处理装置,所述方法包括:
接收或生成采样值参考范围;
从无线体域网数据的采集装置接收采样数据,根据采样数据的采样值判断所述采样数据所属的采样值参考范围;
根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理;其中,所述根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理,包括:
如所述采样数据所属的采样值参考范围是指定的正常采样值范围且满足指定条件,则删除所述采样数据;其中,
所述采样值参考范围有多个,不同采样值参考范围对应不同的编码精度;
所述根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理,包括:
根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码;其中,所述根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码之后,还包括:
记录每一采样数据的采样编码值和采样时刻,生成采样日志;
根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级,如所述优先级大于第一优先级阈值,则通知所述采集装置缩短数据的采样周期;如所述优先级小于或等于所述第一优先级阈值,则通知所述采集装置保持所述采样周期不变或延长所述采样周期;其中,
所述确定采样日志的优先级P通过下面方式实现:
其中,
Tlog=tcur-tfirst,Tlog为所述采样日志的持续时间,tcur为当前时刻,tfirst为所述采样日志的首个采样时刻;
Tj为采样日志中第j+1个编码值的持续时间,其中,tj为所述采样日志中第j+1个编码值的采样时刻,j+1表示所述采样日志中的条目序号,N表示所述采样日志所含有的条目总数。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级后,还包括:
如所述优先级大于第二优先级阈值,则缩短数据的传输周期;如所述优先级小于或等于第二优先级阈值,则保持所述传输周期不变或延长所述传输周期。
3.一种无线体域网数据的处理装置,其特征在于,包括:
第一模块,接收或生成采样值参考范围;
第二模块,从无线体域网数据的采集装置接收采样数据,根据采样数据的采样值判断所述采样数据所属的采样值参考范围;
第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理;其中,
所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理包括:如所述采样数据所属的采样值参考范围是指定的正常采样值范围且满足指定条件,则删除所述采样数据;其中,
所述第一模块,接收或生成的采样值参考范围有多个,不同采样值参考范围对应不同的编码精度;
所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对所述采样数据进行处理包括:根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码;其中,
所述第三模块,根据所述采样数据所属的采样值参考范围对应的编码精度对所述采样数据进行编码之后,还包括:记录每一采样数据的采样编码值和采样时刻,生成采样日志;根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级,如所述优先级大于第一优先级阈值,则通知所述采集装置缩短数据的采样周期;如所述优先级小于或等于所述第一优先级阈值,则通知所述采集装置保持所述采样周期不变或延长所述采样周期;其中,
所述第三模块,确定采样日志的优先级P通过下面方式实现:
其中,
Tlog=tcur-tfirst,Tlog为所述采样日志的持续时间,tcur为当前时刻,tfirst为所述采样日志的首个采样时刻;
Tj为采样日志中第j+1个编码值的持续时间,其中,tj为所述采样日志中第j+1个编码值的采样时刻,j+1表示所述采样日志中的条目序号,N表示所述采样日志所含有的条目总数。
4.如权利要求3所述的装置,其特征在于:
所述第三模块,根据所述采样日志中采样数据编码值的编码精度信息和采样时间信息确定所述采样日志的优先级后,还包括:如所述优先级大于第二优先级阈值,则缩短数据的传输周期;如所述优先级小于或等于第二优先级阈值,则保持所述传输周期不变或延长所述传输周期。
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